Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана

_________________________________________________________________

Утверждаю:
Белоусова В. И.	"__"_____________2006 г.

Курсовая работа

по дисциплине «Архитектура ЭВМ»

«Проектирование вычислительного устройства»

Вариант №61.

писчая бумага

(вид носителя)

22

(количество листов)

ИСПОЛНИТЕЛЬ:
студент группы ИУ5-52	Яремчук И.Я.
	"__"_____________2006 г.

Москва - 2006

_________________________________________________________

Содержание

1. Техническое задание 3

2. Разработка микропрограмм машинных операции. 4

2.1. Общий алгоритм. 4

2.2. Операция логического сдвига 4

2.3. Операция сложения. 6

2.4. Операция вычитания. 6

2.5. Операция вычитания модулей обратная. 7

2.6. Операция . 8

2.7. Операция . 8

2.8. Операция . 9

3. Разработка обобщенной микропрограммы. 9

4. Списки логических условий, слов и полей, микроопераций. 9

4.1. Список логических условий. 9

5. Разработка закодированного графа обобщенной микропрограммы. 11

6. Разработка структурной схемы операционного автомата. 11

7. Синтез операционных элементов. 12

8. Разработка функциональной схемы операционного автомата. 17

9. Список переходов. 17

10. Синтез ПЛМ и комбинационных схем. 19

11. Разработка функциональной схемы управляющего автомата. Error: Reference source not found7

12. Определение числа машинных тактов, необходимых для выполнения каждой операции. Error: Reference source not found9

12. Расчет максимально возможной частоты вычислительного устройства Error: Reference source not found9

14.заключение 2Error: Reference source not found

15.Список используемой литературы. 22

1. Техническое задание

Таблица №1

Закодированный вариант задания.

Вариант	Выполняемые операции							Разрядность операндов	Код	Серия микросхем
61	C2	A1	A2	A5	Л2	Л3	Л9	10	П	К500

Спроектировать вычислительное устройство для выполнения заданного множества операций (см. таблицу №1):

1) Сдвиг логический;

2) Сложение;

3) Вычитание;

4) Вычитание модулей обратное;

5) ;

6) .

7)

Вычислительное устройство должно иметь разрядность 10 и работать с операндами в прямом коде.

Вычислительное устройство должно состоять из операционной части и блока управления и подключаться к интерфейсу.

Cостав шин интерфейса:

1.Шины прямой передачи данных /входные/ разрядностью 10 бит;

2.Шины обратной передачи данных /выходные/ разрядностью 10 бит;

3.Управляющие шины:

- проверка готовности устройства ПРГОТ;

- сигнал занятости устройства ЗАН;

- код операции КОП;

- передача данных по входным шинам ДАННЫЕ;

- передача результата по выходным шинам РЕЗ;

- запрос на передачу данных ЗАПР;

- подтверждение приема результата ПРРЕЗ;

- готовность устройства ГОТ;

- сигнал прерывания при делении на нуль ПР.

2. Разработка микропрограмм машинных операции.

2.1. Общий алгоритм.

Обобщенная микропрограмма представляет алгоритм работы ВУ и используется при проектировании управляющего и операционного автоматов.

Опишем общий алгоритм работы ВУ:

При появлении номера устройства (61) на шине адреса и сигнала ПРГОТ на шине управления, вычислительное устройство (ВУ), при условии, что оно не занято (ЗАН = 0), выдает сигнал ГОТ. После этого внешнее устройство, которое запрашивало операцию, выставляет ее код на шине данных и подает сигнал КОП. По сигналу КОП ВУ считывает код операции в регистр команд D и начинает выполнение одной из операций по микропрограмме.

По завершении операции ВУ выставляет на шине управления сигнал РЕЗ и сам результат на выходной шине до получения сигнала ПРРЕЗ. После выдачи результата, ВУ снимает сигнал с шины ЗАН. После этого внешнее устройство снимает адрес устройства с шины адреса, освобождая интерфейс. Для запроса данных устройство выдает сигнал ЗАПР. Перед появлением данных на входной шине интерфейса внешнее устройство подает сигнал ДАННЫЕ.

На рисунке 2 показан граф общего алгоритма.

2.2. Операция логического сдвига

КОП 001

Слово кода данной операции имеет следующую структуру (Рис.1):

КОП

ЛЕВ

Константа сдвига

0 2 3 4 7 8 10

Рис.1. Структура команды сдвига.

Перед выполнением операции сдвигаемое слово считывается в регистр А, а поле константа сдвига заносится в счетчик. Далее организуется цикл с проверкой бита направления и одноразрядным сдвигом за каждую итерацию. После выполнения операции содержимое регистра А выводится на выходную шину. На рисунке 2 показан граф этой операции.

Рис.2. Граф операции логического сдвига

Рис.3. Граф общего алгоритма микропрограммы

2.3. Операция сложения.

КОП 010

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры А и В, проверяются на отрицательность и переводятся в дополнительный код для действий над ними в АЛУ. Дополнительный код числа A представляет собой A, в случае, если оно положительно, или , в случае если оно отрицательно. Далее операнды подаются в схему АЛУ и результат сложения заносится в регистр А. Над ним производится та же процедура проверки и перевода обратно в прямой код. Графы операций сложения и вычитания показаны на рисунке 4.

2.4. Операция вычитания.

КОП 011

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры А и В, проверяются на отрицательность и переводятся в дополнительный код. Далее они подаются в схему АЛУ и результат вычитания заносится в регистр А. Над ним производится та же процедура проверки и перевода обратно в прямой код. Графы операций сложения и вычитания показаны на рисунке 4.

Рис.4. Графы операций сложения и вычитания

2.5. Операция вычитания модулей обратная.

КОП 100

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры A и B, в АЛУ подаются модули аргументов, после чего над результатом производятся те же действия, что и после операции вычитания. В конце производится смена знака результата. Граф операции показан на рисунке 5.

Рис.5. Граф операции обратного вычитания модулей.

2.6. Операция .

КОП 101

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры A и B, в АЛУ совершается сама операция над аргументами, после чего результат заносится в регистр А.

2.7. Операция .

КОП 110

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры A и B, в АЛУ совершается сама операция над аргументами, после чего результат заносится в регистр А.

2.8. Операция .

КОП 111

Перед выполнением операции операнды заносятся в регистры A и B, в АЛУ совершается сама операция над аргументами, после чего результат заносится в регистр А.

3. Разработка обобщенной микропрограммы.

Обобщенная микропрограмма строится на основе микропрограмм отдельных операций. Она должна организовывать отдельные микропрограммы в единое целое, обеспечивать подключение к шине, запрос кода операции и исходных данных, выполнение микропрограммы, выдачу результатов и отключение от шины.

Вначале осуществляется подключение устройства к шине. Затем считывается код микрооперации и на основании логических условий принимается решение о том, какая микрооперация должна быть выполнена. Если выбрана операция, то вначале выполняются общие шаги, а затем собственно сама микрооперация на АЛУ. Условия формируются следующим образом:

Табл.1. Формирование условий выделения операции

	- Сдвиг логический
	- Сложение
	- Вычитание
	- Вычитание модулей обратное

Граф обобщенной микропрограммы представлен на чертеже «Обобщенная микропрограмма» Лист 1.

4. Списки логических условий, слов и полей, микроопераций.

4.1. Список логических условий.

В табл.2 представлен список логических условий, участвующих в микропрограмме.

Табл.2. Список логических условий.

Логическое условие	Условное обозначение условия	Примечание
ПРГОТ	Х1	Проверка готовности ВУ;
ЗАН	Х2	Сигнал занятости ВУ;
ША = N	Х3	Проверка совпадения адреса на шине адреса с номером ВУ;
КОП	Х4	Сигнал, вместе с которым на шине данных появляется код операции;
	Х5	Условия для определения кода операций;
	Х6
	X7
	X8
	X9
	X10
	X11
	Х12
ДАННЫЕ	Х13	Сигнал, вместе с которым на шину данных подаются операнды;
D(3)	Х14	Проверка направления сдвига
Сч = 0	Х15	Проверка на равенство счетчика нулю (конец цикла);
ПРРЕЗ	Х16	Сигнал подтверждения приема результата;
ЗнА	X17	Знак операнда А ;
ЗнВ	X18	Знак операнда В.

4.2. Список слов и полей.